Ｃ－２ 水库调洪演算的数值解程序作者 张校正（新疆水利厅 ）一、程序功能已知水库的水位--水面面积关系，洪水量过程线，对于每一种调洪方案（包括泄流条件、调洪方式、泄水建筑物参数）由调洪起始水位依次计算，直至洪水过程结束，计算机输出各时段末之水位、泄洪洞流量、溢洪道流量、水库出库总流量等。

并用彩色曲线绘制洪水过程线、泄洪过程线和水库水位变化线。

二、算法简介1，水库水量平衡分方程的数值解：水库水量平衡微分方程：q Q dt dZ f -=式中: f=f(z) 水库水面面积，是水位z 的函数；Z=Z(t) 水位，是时间t 的函数；Q=Q(t) 入库流量，是时间t 的函数；Q=q(z) 出库流量，是水位z 的函数。

将上式移项，并定义调洪函数)()()(),(z f Z q t Q Z t F -=则得 ⎪⎩⎪⎨⎧==00)(),(Z t Z Z t F dt dZ 这是一个一阶常微分方程的初值问题。

应用定步长的龙格－库塔方法求解。

其公式为：)22(6143211K K K K Z Z n n ++++=-式中： )()()(),(111111------⨯=⨯=n n n n n Z f Z q t Q T Z t F T K)21()2()2()2,2(11111112K Z f K Z q T t Q T K Z T t F T K n n n n n ++-+⨯=++⨯=----- )2()2()2()2,2(212112113K Z f K Z q T t Q T K Z T t F T K n n n n n ++-+⨯=++⨯=----- )()()(),(3131314K Z f K Z q t Q T K Z t F T K n n n n n ++-⨯=+⨯=---T 为洪水流量时段间隔；n=1,2,……,J2，泄流量公式：当泄水建筑物为深孔时，)(2111111A C Z g B A M q --=式中：M 1 流量系数；A 1 泄流孔口高；B 1 泄流孔口宽；Z 水位；C 1 泄流孔口底槛高程。

当泄水建筑物为堰流时： 32222)(2C Z g B M q -=式中：M2 流量系数；B2 堰顶宽度；C2 堰顶高程。

3，水位－ 水面面积关系，以数值方式输入，程序中用线性插值以水位求面积值。

三、程序性能1，可以设置10个泄洪洞,10个溢洪道。

2，可以设置变宽变高的泄流孔(随水位不同,孔宽孔高可以不同)。

3，可以设置变宽的溢洪道(随水位不同,溢流宽度可以不同)。

4，可以用其它泄流方式,即用水位～泄流量曲线调洪。

5，以上各种泄流方式可以兼而有之,也可只有部分。

6，设置调洪起始水位，设置水库防洪下限水位，设置下游安全限制泄量，设置电站、灌溉等常流量。

四、使用方法：1，输入数据准备：数据按下列顺序:工程名C$, 洪水频率D$, 水库水位～水面面积关系曲线结点数 K ，K 个 水库水位ZP(米)～水面面积F(万平方米)，洪水过程时段数 J ，时段间隔 T(秒)，洪水过程 QL(0～J)(立方米/秒)防洪下限水位 ZM (米)，调洪起始水位 Z0 (米),泄洪起始流量 Q(0) (立方米/秒)，电站常流量 W (立方米/秒)，下游安全限制泄量 QA (立方米/秒)泄洪洞个数GO(若泄洪洞个数为0,以下泄洪洞参数不要)第一个泄洪洞:进口宽 B1(米), 进口高 A1(米),进口高程 C1(米), 流量系数 M11， 闸门宽B11(米), 闸门高A11(米),闸门底高程 C11(米),限泄流量QX(立方米/秒)，第二个泄洪洞:进口宽 B1(米), 进口高 A1(米),进口高程 C1(米), 流量系数 M11， 闸门宽B11(米), 闸门高A11(米),闸门底高程 C11(米),限泄流量QX(立方米/秒)，......溢洪道个数HO(若溢洪道个数为0,以下溢洪道参数不要)第一个溢洪道:流量系数 M2, 底宽 B2(米), 底高程 C2(米)第二个溢洪道:流量系数 M2, 底宽 B2(米), 底高程 C2(米)......变宽变高的泄流孔不同状况个数KK1(若KK1为0,以下参数不要)第一种情况:适用的下限水位ZZ1(米), 适用的上限水位ZZ2(米),闸门总宽度BB(米), 闸门开启高度AA(米),流量系数MM, 闸底高程VV(米)，第二种情况:适用的下限水位ZZ1(米), 适用的上限水位ZZ2(米),闸门总宽度BB(米), 闸门开启高度AA(米),流量系数MM, 闸底高程VV(米)，变宽的溢洪道不同状况个数KK0(若KK0为0,以下参数不要)，第一种情况:适用的下限水位ZZ3(米), 适用的上限水位ZZ4(米),流量系数MM, 闸孔宽度DD(米),闸底高程EE(米)，第二种情况:适用的下限水位ZZ3(米), 适用的上限水位ZZ4(米),流量系数MM, 闸孔宽度DD(米),闸底高程EE(米)，......其它泄流方式,水位～泄流量关系曲线点数KK2(点数KK2为0,以下参数不要)ZZ0(1),QQ(1), ZZ0(2),QQ(2)......ZZ0(KK2),QQ(KK2)，2，操作方法：①点击‘数据来源’介面，点击算例数据文件，算例的数据即进入相应的数据框中，然后点击‘计算’，即得算例的文本结果和图形结果。

在数据框中填入自己的数据，以自己命名的文件存盘，可将自己工程的数据存为数据文件，点击‘计算’，即得文本结果和图形结果。

计算结果为汉字的计算书，一目了然。

图形文件可插入计算书中。

②变动方案时，可将数据框中的相应数据改过来，重新计算。

五、算例某水库水位~水面面积关系如下：水位（米） 48 49 50 51 52水面面积（万平方米） 53 54.9 56.3 61.3 64.5百年一遇洪峰流量过程如下：（时段间隔1小时）时段 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9流量 137.2 124.7 122 122 616 304.3 140.9 138.4 137.2 135.7调洪下限水位Zmin=48.3米，调洪起始水位Z(0)=48.3米，泄洪起始流量=137.2立方米/秒，电站流量QZ=13立方米/秒，下游安全限制泄流量QA=350立方米/秒。

设泄洪底孔B1=2米，A1=2米，C1=37米，M11=0.78，B11=2米，A11=2米，C11=35米，泄洪洞限泄流量QX=60立方米/秒另设开敞式溢洪道，露顶式闸门控制，溢流堰为驼峰堰，堰顶高程44，流量系数M2=0.4，堰宽B2=10米，数据文件为C-2.INT柯柯亚水库,百年一遇,548,53,49,54.9,50,56.3,51,61.3,52,64.59,3600137.2,124.7,122,122,616,304.3,140.9,138.4,137.2,135.748.3,48.3,137.2,13,35012,2,37,0.78,2,2,35,6010.4,10,44计算结果文件为C-2.OUT*************************************************************************** 水库调洪演算数值解计算书 C-2G *************************************************************************** 工程名:柯柯亚水库频率:百年一遇一.原始数据:工程名:柯柯亚水库频率:百年一遇水位~水面面积关系曲线结点数 K= 5水位(米) 水面面积(万平方米) 水位(米) 水面面积(万平方米)ZP F ZP F48.00 53.00 49.00 54.9050.00 56.30 51.00 61.3052.00 64.50洪水过程时段数 J= 9时段间隔(秒) T= 3600洪水过程(立方米/秒):137.20124.70 122.00 122.00 616.00 304.30 140.90 138.40 137.20 135.70防洪下限水位(米) ZM= 48.3调洪起始水位(米) Z0= 48.3泄洪起始流量(立方米/秒) Qo=137.2电站常流量(立方米/秒) W= 13下游安全限制泄量(立方米/秒) QA= 350泄洪洞个数 G0= 1进口宽进口高进口高程流量系数闸门宽闸门高闸门底高程限泄流量(米) (米) (米) (米) (米) (米) (立方米/秒) B1 A1 C1 M11 B11 A11 C11 GM 2.00 2.00 37.00 0.78 2.00 2.00 35.00 60.00溢洪道数 H0= 1流量系数底宽(米) 底高程(米)M2 B2 C20.400 10.00 44.00变宽变高的泄流孔状况数 KK1= 0变宽的溢洪道状况数 KK0= 0其它泄流方式,水位～泄流量曲线点数 KK2= 0二.计算结果:时段水位河道泄洪洞溢洪道泄流孔变宽溢其它下泄来水量流量流量流量洪流量泄流量总流量1 48.30 124.70 ------- ------- ------- ------- ------- 124.702 48.30 122.00 ------- ------- ------- ------- ------- 122.003 48.30 122.00 ------- ------- ------- ------- ------- 122.004 49.22 616.00 48.30 211.08 0.00 0.00 0.00 272.385 50.14 304.30 50.10 269.70 0.00 0.00 0.00 332.806 49.54 140.90 48.93 230.80 0.00 0.00 0.00 292.737 48.71 138.40 47.30 181.37 0.00 0.00 0.00 241.678 48.30 137.20 ------- ------- ------- ------- ------- 137.209 48.30 135.70 ------- ------- ------- ------- ------- 135.70*****************************************************************************为了说明数据文件的填法,将一个工程实例,用四种填法计算，请参看程序所附的几个数据文件和计算结果文件:C-2x-1.INT 将一个泄洪洞填成两个泄洪洞,将一个溢洪道填成两个溢洪道。

C-2x-2.INT 将两个泄洪洞中的一个改为用闸门控制的泄流孔,其它同上。